自旋-轨道矩驱动的手性磁畴壁动力学研究

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近年来,电流驱动磁畴壁运动的研究吸引了越来越多人的关注。2008年 IBM的Parkin提出赛道存储器的概念,由于其潜在的应用价值,许多研究者开始从事这方面的研究。目前,关于赛道储存器的研究,已经从自旋转移矩驱动畴壁运动的研究,向自旋轨道矩驱动畴壁运动的研究转变。而由于自旋-轨道矩对于未来磁性器件的重要性,本文主要从以下三个方面进行了研究:磁畴壁运动中高阶自旋-轨道矩的作用;倾斜电流产生的自旋-轨道矩驱动的手性畴壁运动;平面磁各向异性结构中自旋-轨道矩驱动的手性畴壁运动。  研究中,本文采用集体坐标的方法,以 Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程为基础,利用Walker试探解,系统地分析研究了磁畴壁的运动过程。  首先,在高阶自旋-轨道矩的研究中,我们发现了在电流沿着平面易轴和电流垂直于易轴、易轴垂直薄膜的情况下,畴壁运动的方向取决于畴壁的构型和手性。特别是,畴壁运动的方向可以利用最初的畴壁手性来控制。所以,只要涉及到自旋-轨道机制,我们可以采用电流沿平面易轴的方案去提高速度和控制畴壁的方向,同时,我们也发现在自旋-轨道矩的某些参数区域Walker崩溃能够被避免。  其次,我们在倾斜电流产生的自旋轨道矩驱动手性畴壁运动的研究中,发现了倾斜电流在控制畴壁运动的方向上更灵活。  最后,我们在平面磁各向异性结构中自旋-轨道矩驱动手性畴壁运动的研究中,发现了在低电流区域畴壁的极化存在一个转换,而在高电流区域中畴壁运动速度的增加与Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用的强度成正比;DM相互作用的存在使得畴壁能保持可持续性的进动。更进一步的发现是, DM相互作用使得邻近的畴壁拥有同样的手性和同样的运动方向。
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